模电课件-第三章多级放大电路

会计学1模电课件-第三章多级放大电路§3.1多级放大电路的耦合方式耦合方式：级与级之间的连接方式。第一级放大电路输入输出第二级放大电路第n级放大电路……第n-1级放大电路单级——多级，必然存在耦合耦合：即信号的传送。功放级第1页/共46页对耦合电路要求：静态：保证各级Q点设置合理动态:传输信号减少信号损失波形不失真如果电流传输，要使前级的信号电流有效地注入后一级，应尽量减小传输中的分流作用。如果电压传输，要使前级的信号电压有效地加到后级的输入端，应尽量减小传输中的分压作用。耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合第2页/共46页3.1.1直接耦合改善：增加RE2以设置合适的Q点。问题:前后级Q点相互影响，导致…….。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2RE2但RE2的引入会使………第3页/共46页进一步改善：考虑采用二极管和稳压管两者对于直流信号和交流信号分别等效为：……第4页/共46页电阻R的作用：……电路存在的问题：…….第5页/共46页采用NPN和PNP管混合使用的方法解决上述问题：第6页/共46页小结：直接耦合电路的缺点：Q点相互影响，不利于电路的分析、 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和调试有零点漂移现象直接耦合电路的优点：有良好的低频特性，可以放大直流及缓慢变化的信号易于集成应用：集成电路第7页/共46页3.1.2阻容耦合第8页/共46页小结：阻容耦合电路的缺点：低频特性差，不能放大缓慢变化信号大电容制造困难，不易于集成阻容耦合电路的优点：Q点相互独立，利于电路的分析、设计和调试传输中交流信号损失小，增益高应用：分立元件电路，交流放大第9页/共46页3.1.3变压器耦合特点：因变压器的存在，Q点相互独立，可实现阻抗变换，在分立元件功放中广泛应用。它可放大交流信号，但不能放大变化缓慢的信号，其低频特性差，更不能集成化。第10页/共46页发光元件光敏元件特点：实现了输入、输出两部分电路的电气隔离，能有效地抑制干扰。若输入和输出回路采用独立电源，且分别接不同的“地”，则即使是远距离的信号传输，也可避免受到各种电干扰。3.1.4光电耦合第11页/共46页§3.2多级放大电路的动态分析将单级放大电路连接成多级放大电路后，要研究的主要问题:级间的相互影响。Ri2=RL1第12页/共46页第13页/共46页例题:Ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2电路的基本组成？第14页/共46页微变等效电路:Ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLRSR1第15页/共46页1.Ri=R1//[rbe1+（+1)RL1']其中:RL1=RE1//RL1=RE1//Ri2=RE1//R2//R3//rbe22.Ro=RC2RE1R2R3RC2RLRSR1如何解决级间的影响？第二级的输入电阻看作第一级的负载第16页/共46页3.电压放大倍数：其中：RE1R2R3RC2RLRSR1第17页/共46页RE1R2R3RC2RLRSR1解决级间影响的另外一种办法？第18页/共46页将前级等效为一个具有内阻的信号源来考虑，通过前级的输出电阻R0反映前级对后级的影响。计算电压放大倍数时，先算出第一级空载时的放大倍数，在计算第二级时把第一级的输出电阻作为第二级的信号源内阻Ri。需要注意的问题：（1）两种解决方法不能混淆采用。（2）两种方法求出的每一级的电压放大倍数不同，但总的电压放大倍数是相同的。作业P1793.2ab第19页/共46页3.3.1直接耦合电路的零点漂移现象§3.3直接耦合放大电路与阻容耦合相比，直接耦合需要解决此问题的必要性？第20页/共46页抑制温度漂移的方法：零点漂移的主要原因是温度漂移零点漂移uot0有时会将信号淹没当ui等于零时，uo不等于零。1.在电路中引入直流负反馈，例静态工作点稳定电路2.采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放大管的变化P1053.采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消，构成“差分放大电路”第21页/共46页基本结构特点：结构对称，对称的含义是两个三极管T1、T2的特性一致，电路参数对应相等。3.3.2差分放大电路ui1ui2uo+UCCRCR1T1RBRCR1T2RB第22页/共46页抑制零漂的原理:uo=uC1-uC2=0uo=(uC1+uC1)-(uC2+uC2)=0当ui1=ui2=0时：当温度变化时：uo+UCCRCR1T1RBRCR1T2RBui2ui1第23页/共46页（1）电路不可能完全对称，所以接入发射极电阻，稳定Q点。P147（2）Re越大，Q点越稳定，零漂越小，但Re越大，其两端压降增大，管子的动态范围将随着减小，所以引入直流负电压源-UEE，构成双电源长尾式差动放大电路(分析的重点)。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEE基本电路需要改进：第24页/共46页一、结构为了使左右平衡，可设置调零电位器:双电源长尾式差放电路uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEE第25页/共46页uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEEQ点的计算直流通路IC1=IC2=IC=IBUC1=UC2=UCC－ICRCUE1=UE2=－IBRB－UBEUCE1=UCE2=UC1－UE1IBIC1IC2IBIE二、静态分析第26页/共46页三、动态分析输入信号分类(1)差模输入ui1=-ui2=ud(2)共模输入ui1=ui2=uC共模抑制比的定义:KCMR=KCMR(dB)=(分贝)差模电压放大倍数:共模电压放大倍数:第27页/共46页(3)任意输入的信号:ui1,ui2注意：ui1=uC+ud；ui2=uC-ud首先将信号分解：例:ui1=20mV,ui2=10mV则：ud=5mV,uc=15mV差模分量:共模分量:第28页/共46页(一)差模输入均压器RRuoui+UCCRCT1RBRCT2RBRE–UCC第29页/共46页RE对差模信号作用ui1ui2ib1,ic1ib2,ic2ic1=-ic2iRE=ie1+ie2=0uRE=0uoui+UCCRCT1RBRCT2RBRE–UEEib2ib1ic2ic1iRERE对差模信号不起作用第30页/共46页差模信号通路T1单边微变等效电路uod1RBB1EC1RCib1ui1rbe1ib1RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E第31页/共46页放大倍数单边差模放大倍数:uod1RBB1EC1RCib1ui1rbe1ib1第32页/共46页即:总的差动电压放大倍数为差模电压放大倍数:这说明什么问题？说明：差动放大电路可以抑制温度漂移是以损失一个管子的放大能力为代价的！第33页/共46页(二)共模输入RE对共模信号起作用，并且iRE=2ie1。uCic1、ic2iRE、uRE+UCCuocRCT1RBRCT2RBRE–UEEuCuoc2uoc1ic1ic2iREuRE第34页/共46页共模信号通路:uocRCT1RBRCT2RB2REuC1uoc2uoc1ic1ic2uC22RE完全对称Ac1=Ac2第35页/共46页AC0第36页/共46页差分放大电路特点：放大差模信号，抑制共模信号KCMR外界的干扰信号对两个电路有完全相同的影响，可以把干扰信号等效为共模输入信号。第37页/共46页差放电路的四种接法输入端接法双端单端输出端接法双端单端四种组合前面所讲的是双端输入双端输出电路第38页/共46页双端输入单端输出电路第39页/共46页单端输入双端输出电路第40页/共46页单端输入单端输出电路第41页/共46页RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2E+UCC恒流源式差放电路电路结构:IC3R2T3R1R3-UEE为什么要改进原有的差动放大电路？第42页/共46页1.发射极电阻Re的阻值越大，它的直流负反馈作用越强，抑制温漂的效果越明显；2.实际的电阻值都是有限的，而且阻值大不易集成，所以考虑采用恒流源电路，理想的恒流源内阻为无穷大。3.恒流源电路的判断（特点）：基极输入接地，即只有静态的直流量，没有动态输入信号，所以差动放大电路的发射极电流也就是T3的集电极电流为恒定值。第43页/共46页1.恒流源相当于阻值很大的电阻。2.恒流源不影响差模放大倍数。3.恒流源影响共模放大倍数，使共模放大倍数减小，从而增加共模抑制比，理想的恒流源相当于阻值为无穷的电阻，所以共模抑制比是无穷。恒流源的作用第44页/共46页简化画法第45页/共46页